核技術(shù)應(yīng)用及進(jìn)展(輻射工藝、輻射消毒、滅菌)課件

1、輻射工藝輻射消毒、滅菌1輻射工藝輻射消毒、滅菌1主要內(nèi)容： 食品的輻射保藏醫(yī)療衛(wèi)生用品等的輻射消毒 2主要內(nèi)容：2食品的輻射保藏食品輻射(照)的意義及特點(diǎn)食品輻射的基本原理食品的輻照裝置食品的輻射應(yīng)用食品輻照的衛(wèi)生與安全食品輻照應(yīng)用現(xiàn)狀及展望3食品的輻射保藏食品輻射(照)的意義及特點(diǎn)3第一節(jié) 食品輻射(照)的意義及特點(diǎn)食品的輻射保藏?是利用射線照射食品，滅菌、殺蟲(chóng)，抑制鮮活食品的生命活動(dòng)，從而達(dá)到防霉、防腐、延長(zhǎng)食品貨架期目的的一種食品保藏方法。 第一節(jié) 食品輻射(照)的意義及特點(diǎn)食品的輻射保藏?一、原子輻射研究的歷史發(fā)展1896年，亨利貝克勒爾在研究各種物質(zhì)的磷光現(xiàn)象時(shí)，發(fā)現(xiàn)了放射性。189

2、6年，倫琴發(fā)現(xiàn)了X射線，并對(duì)這種射線的特性做了完整而準(zhǔn)確的計(jì)算。5一、原子輻射研究的歷史發(fā)展5一、原子輻射研究的歷史發(fā)展1898年斯密特和居里夫婦獨(dú)立地觀察到釷化合物發(fā)射類(lèi)似的射線。同時(shí)居里夫婦從鈾鹽中分離出了一個(gè)新元素，取名鐳(由拉丁詞radius而來(lái)，意為射線)。1921年,美國(guó)出現(xiàn)了利用X 射線殺死肉類(lèi)中螺旋線蟲(chóng)的專(zhuān)利。6一、原子輻射研究的歷史發(fā)展6一、原子輻射研究的歷史發(fā)展美國(guó)最早于上世紀(jì)四十年代開(kāi)始進(jìn)行輻射(照)保藏食品的研究，當(dāng)時(shí)主要是用于軍事上。1943年發(fā)表了對(duì)漢堡包進(jìn)行輻照殺菌的論文后，美國(guó)由此解決了海軍食品保存問(wèn)題。爾后研究遍及美國(guó)90多所大學(xué)及科研單位。五十年代初前蘇聯(lián)、

3、歐洲和日本也相繼進(jìn)行了廣泛的研究。7一、原子輻射研究的歷史發(fā)展7一、原子輻射研究的歷史發(fā)展我國(guó)食品輻射(照)的研究則最早于1958年開(kāi)始，70年代中在四川、河南、天津、北京、上海、東北地區(qū)、湖南、廣東等地相繼開(kāi)展了食品輻照的研究。8一、原子輻射研究的歷史發(fā)展8一、原子輻射研究的歷史發(fā)展在國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)、聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FAO)和世界衛(wèi)生組織(WHO)的倡議下，1970年在巴黎成立了“食品輻射(照)國(guó)際計(jì)劃”(IFIP)，先后共有24個(gè)國(guó)家參加該計(jì)劃，分工協(xié)作進(jìn)行研究。9一、原子輻射研究的歷史發(fā)展9“冷殺菌”不會(huì)對(duì)食品的品質(zhì)造成損傷,可以保持其原有的色、香、味和外觀品質(zhì)；具有良好的保

4、鮮效果；輻照處理食品能耗低；對(duì)環(huán)境的污染小。 二、食品輻射的特點(diǎn) 10“冷殺菌”不會(huì)對(duì)食品的品質(zhì)造成損傷,可以保持其原有的色、第二節(jié) 食品輻射的基本原理 食品輻照時(shí)，射線把能量或電荷傳遞給食品以及食品上的微生物和昆蟲(chóng)，引起的各種效應(yīng)會(huì)造成它們體內(nèi)的酶鈍化和各種損傷會(huì)迅速影響其整個(gè)生命過(guò)程，導(dǎo)致代謝、生長(zhǎng)異常、損傷擴(kuò)大直至生命死亡。而食品則不同，除了鮮活食品之外均不存在著生命活動(dòng)，鮮活食品的新陳代謝也處在緩慢的階段，輻射所產(chǎn)生的影響是進(jìn)一步延緩了它們后熟的進(jìn)程，符合儲(chǔ)藏的需要。11第二節(jié) 食品輻射的基本原理 食品輻照時(shí)，射線把能量或電荷傳 第三節(jié) 食品的輻照裝置 一、食品輻射加工的計(jì)量單位 1.

5、 放射性強(qiáng)度的單位(量度放射性同位素的) 放射性強(qiáng)度是度量放射性強(qiáng)弱的物理量，常用的單位有居里(Ci)、貝克(Bq)和克鐳當(dāng)量12 第三節(jié) 食品的輻照裝置 一、食品輻射加工的計(jì)量單位 一、食品輻射加工的計(jì)量單位2. 照射量及其單位 (量度放射性同位素放射出的射線的) 照射量(Exposure)是用來(lái)量度X射線或射線在空氣中電離能力的物理量，其單位為倫琴(R)13 一、食品輻射加工的計(jì)量單位照射量(Exposure)是 一、食品輻射加工的計(jì)量單位3. 吸收劑量、劑量率及其單位 (量度被輻射物體吸收量的)被照射物質(zhì)所吸收的射線的能量稱(chēng)為吸收劑量，其單位為拉德(rad)或戈瑞(Gy)14 一、食品輻

6、射加工的計(jì)量單位14 一、食品輻射加工的計(jì)量單位4. 劑量當(dāng)量、劑量當(dāng)量率及其單位劑量當(dāng)量就是用來(lái)量度不同類(lèi)型的輻射所引起的不同的生物學(xué)效應(yīng)，其單位為雷姆(rem)或希弗(Sv)。單位時(shí)間內(nèi)的劑量當(dāng)量稱(chēng)為劑量當(dāng)量率，其單位用rems-1或remh-1等表示。 15 一、食品輻射加工的計(jì)量單位15 二、食品輻射裝置 食品的輻射裝置包括輻射源、防護(hù)設(shè)備、輸送系統(tǒng)和自動(dòng)控制與安全系統(tǒng)。 16 二、食品輻射裝置 食品的輻射裝置包括輻射源、防護(hù)設(shè)備、 1. 輻射源 輻射源是食品輻射加工的核心部分，它可以分為放射性同位素和電子加速器兩大類(lèi)。(1) 放射性同位素 60Co輻射源、 137Cs輻射源(2) 電

7、子加速器 電子射線、X射線二、食品輻射裝置 17 1. 輻射源 輻射源是食品輻射加工的核心部分，它可以分 電子射線 電子射線射程短，密度大，穿透力差，一般適用于食品表面的照射。如對(duì)易腐食品輻射時(shí)，選定適當(dāng)?shù)摹凹铀倌堋?，就可使射線不穿透食品內(nèi)部，只進(jìn)行表面殺菌。輻射源 (2) 電子加速器二、食品輻射裝置 18 電子射線輻射源 二、食品輻射裝置 18 X射線 X射線具有高穿透能力，可以用于食品輻射加工。但是由于電子加速器作X射線源效率低，而且能量中包含大量低能部分，難以均勻照射大塊樣品，故沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用。 輻射源 (2) 電子加速器二、食品輻射裝置 19 X射線輻射源 二、食品輻射裝置 19

8、2. 防護(hù)設(shè)備3. 輸送與安全系統(tǒng)二、食品輻射裝置 20 2. 防護(hù)設(shè)備二、食品輻射裝置 20輻射源鈷60被置于無(wú)縫的不銹鋼鋼管內(nèi),我們稱(chēng)之為源棒。這些源棒都安裝在一個(gè)可移動(dòng)的源架上。平時(shí)，源架置于源井內(nèi)，浸泡在純凈水中。當(dāng)產(chǎn)品需要輻照時(shí)，源架就從井里被升起。21輻射源鈷60被置于無(wú)縫的不銹鋼鋼管內(nèi),我們稱(chēng)之為源棒。這些源輻照裝置的操作系統(tǒng)是全自動(dòng)的。所有的貨物都裝在吊籃內(nèi)，由電腦遙控，通過(guò)輸送鏈送入輻照室進(jìn)行輻照。輻照時(shí)，所有的吊籃以源架為中心運(yùn)轉(zhuǎn)，并由電腦控制運(yùn)轉(zhuǎn)圈數(shù)。這樣就能保證被輻照產(chǎn)品在控制好的輻照劑量值內(nèi)均勻的接受輻照。22輻照裝置的操作系統(tǒng)是全自動(dòng)的。所有的貨物都裝在吊籃內(nèi)，由電

9、腦輻照室的各面都有2米多厚的水泥墻覆蓋。這樣，射線就完全被屏蔽在輻照室內(nèi)，不會(huì)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員有任何傷害。 23輻照室的各面都有2米多厚的水泥墻覆蓋。這樣，射線就完全被屏2424由加拿大MDS-Nordion公司提供，設(shè)計(jì)容量為148PBq（400萬(wàn)居里），由控制系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、升降源裝置和輔助設(shè)備四大部分構(gòu)成 25由加拿大MDS-Nordion公司提供，設(shè)計(jì)容量為148PB 第四節(jié) 食品的輻射應(yīng)用 1.抑制發(fā)芽適用于球莖和塊莖,如馬鈴薯、大蒜以及洋蔥等。抑制發(fā)芽所需要的最大輻射劑量因品種不同而有所區(qū)別,馬鈴薯為0.2kGy, 洋蔥為0.15kGy, 大蒜為0.1kGy。26 第四節(jié) 食品的輻射應(yīng)用

10、 1.抑制發(fā)芽適用于球莖和塊莖2. 推遲成熟對(duì)于一些新鮮的蔬菜水果來(lái)說(shuō)，利用輻射對(duì)果實(shí)進(jìn)行處理，可以有效地抑制呼吸，將果實(shí)的新陳代謝保持在一個(gè)較低的水平，從而推遲果實(shí)的成熟期，以利于運(yùn)輸過(guò)程中的保存。但是有一點(diǎn)需要特別注意，就是輻射劑量一定要適當(dāng)，否則有可能適得其反。第四節(jié) 食品的輻射應(yīng)用 272. 推遲成熟對(duì)于一些新鮮的蔬菜水果來(lái)說(shuō)，利用輻射對(duì)果實(shí)進(jìn)2. 推遲成熟用0.30.45kGy 的劑量可以在常溫下使香蕉的成熟期推遲510 天。1kGy的劑量對(duì)芒果進(jìn)行輻射處理,可以使芒果的成熟期推遲12天左右。對(duì)番茄用4kGy的劑量進(jìn)行輻射處理，可以把成熟期推遲8天。要改善菠蘿的性能，劑量應(yīng)該控制在0

11、.3 0.6kGy 之間。第四節(jié) 食品的輻射應(yīng)用 282. 推遲成熟用0.30.45kGy 的劑量可以在常溫下3. 滅菌在食品的保藏期內(nèi)，蔬果和肉類(lèi)很容易因?yàn)榧?xì)菌和霉菌的作用而很快腐敗。高能射線能破壞微生物細(xì)胞核內(nèi)的DNA，生成的活性粒子也會(huì)對(duì)細(xì)菌造成殺傷，所以輻射法可以有效地對(duì)這類(lèi)食品進(jìn)行滅菌處理，延長(zhǎng)它們的保存期。第四節(jié) 食品的輻射應(yīng)用 293. 滅菌在食品的保藏期內(nèi)，蔬果和肉類(lèi)很容易因?yàn)榧?xì)菌和霉菌輻射滅菌：輻射消毒滅菌，劑量一般控制在110kGy 輻射完全滅菌，劑量范圍則是2550kGy第四節(jié) 食品的輻射應(yīng)用 3. 滅菌30輻射滅菌：輻射消毒滅菌，劑量一般控制在110kGy 輻輻射消毒滅

12、菌選擇性輻射滅菌 劑量一般在1kGy-5kGy，主要用于水產(chǎn)品的運(yùn)輸和儲(chǔ)藏。經(jīng)過(guò)輻射處理，能有效抑制致病性微生物的生長(zhǎng)和繁殖,增加冷凍儲(chǔ)藏的期限。針對(duì)性輻射滅菌 用8kGy的劑量對(duì)凍雞進(jìn)行處理，可以使其在-30的溫度下保存兩年，而且色香味方面不會(huì)發(fā)生很明顯的變化。第四節(jié) 食品的輻射應(yīng)用 3. 滅菌31輻射消毒滅菌第四節(jié) 食品的輻射應(yīng)用 3. 滅菌31 第五節(jié) 食品輻照的衛(wèi)生與安全 輻射照射食品的標(biāo)志32 第五節(jié) 食品輻照的衛(wèi)生與安全 輻射照射食品的標(biāo)志32 國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)、聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FAO)和世界衛(wèi)生組織(WHO) 聯(lián)合專(zhuān)家委員會(huì)于1980年10月27日至11月3日在日內(nèi)瓦召

13、開(kāi)了關(guān)于輻照食品衛(wèi)生會(huì)議。依據(jù)以前各屆專(zhuān)家委員會(huì)的建議和這些機(jī)構(gòu)組織的其他技術(shù)或法律專(zhuān)家會(huì)議所作出的結(jié)論，允許食品輻照的最大能量水平是：電子射線為10MeV；g射線和X射線為5MeV。 第五節(jié) 食品輻照的衛(wèi)生與安全 33 國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)、聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FAO)和 另外，通過(guò)以下五個(gè)方面的研究： 1.食品的輻照劑量 2.食品的包裝方法和包裝材料 3.輻射化學(xué) 4.動(dòng)物或家畜喂養(yǎng)實(shí)驗(yàn) 5.輻照食品的毒理學(xué)研究 第五節(jié) 食品輻照的衛(wèi)生與安全 34 另外，通過(guò)以下五個(gè)方面的研究：第五節(jié) 食品輻照的衛(wèi)生 FAO、IAEA和WHO聯(lián)合專(zhuān)家委員會(huì)得出結(jié)論，任何商品食物輻照總平均劑量達(dá)10kGy

14、水平時(shí)，不具有毒理學(xué)上的危害性，這樣處理的食品毋需進(jìn)行毒理學(xué)檢查。用10kGy劑量輻照過(guò)的食品，不會(huì)引起特殊的營(yíng)養(yǎng)或微生物問(wèn)題。第五節(jié) 食品輻照的衛(wèi)生與安全 35 第五節(jié) 食品輻照的衛(wèi)生與安全 35第六節(jié) 食品輻照應(yīng)用現(xiàn)狀及展望一、食品輻射（照）應(yīng)用的現(xiàn)狀 目前,全世界有38個(gè)國(guó)家批準(zhǔn)了至少200多種輻照食品,其中南非82種,墨西哥49種,法國(guó)35種,克羅地亞34種,巴西24種,泰國(guó)23種,韓國(guó)19種。年處理食品量達(dá)50萬(wàn)噸。36第六節(jié) 食品輻照應(yīng)用現(xiàn)狀及展望一、食品輻射（照）應(yīng)用的現(xiàn)狀 1. 我國(guó)的現(xiàn)狀 我國(guó)已經(jīng)有200多種食品處于研究之中,其中100多種經(jīng)過(guò)了鑒定。我國(guó)在19841994年

15、共批準(zhǔn)了18 種輻照食品，1996年又正式頒布了“輻照食品衛(wèi)生管理辦法”，1997年公布了“輻照食品類(lèi)型衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)”，進(jìn)一步鼓勵(lì)食品輻射。目前還有50多種輻照食品已被批準(zhǔn)或者正待批準(zhǔn)。371. 我國(guó)的現(xiàn)狀 372. 美國(guó)的現(xiàn)狀美國(guó)佛羅里達(dá)和中部幾個(gè)州的市場(chǎng)上都出現(xiàn)了大量輻射加工食品，每年大概有4.40萬(wàn)噸的食品經(jīng)過(guò)輻射加工，其中調(diào)味品和干菜占了絕大多數(shù)，大約為4.31萬(wàn)噸；水果蔬菜約700噸；家禽肉類(lèi)約200噸。目前市場(chǎng)上輻照食品所占的比重仍較低,輻照過(guò)的調(diào)味品和干菜占其總銷(xiāo)售量的9.5%,其他種類(lèi)的輻照食品只占各自總銷(xiāo)售量的0. 002%左右。但是,輻照食品的產(chǎn)量在美國(guó)正呈逐年上升趨勢(shì)。382

16、. 美國(guó)的現(xiàn)狀38美國(guó)批準(zhǔn)的輻照食品39美國(guó)批準(zhǔn)的輻照食品39二、食品輻射（照）應(yīng)用的展望 目前,發(fā)展食品輻射技術(shù)的最大障礙不是在于技術(shù),而是在于消費(fèi)者對(duì)于這種技術(shù)的認(rèn)可。輻照食品在現(xiàn)階段仍是一個(gè)概念很新、不為消費(fèi)者所了解的產(chǎn)品,再加上對(duì)于輻射的恐懼更是影響了消費(fèi)者的購(gòu)物態(tài)度。40二、食品輻射（照）應(yīng)用的展望 目前,發(fā)展食品輻射技術(shù)的最大新聞媒體對(duì)輻照食品的報(bào)道41新聞媒體對(duì)輻照食品的報(bào)道41消費(fèi)者對(duì)輻照食品的接受程度調(diào)查42消費(fèi)者對(duì)輻照食品的接受程度調(diào)查42據(jù)調(diào)查,消費(fèi)者主要擔(dān)心的問(wèn)題是在輻照食品中是否有殘留的輻射效應(yīng),處理過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是否流失等。1990年以來(lái),由于輻射食品時(shí)常出現(xiàn)于媒體

17、報(bào)道(見(jiàn)Fig3) ,消費(fèi)者對(duì)于輻照食品的購(gòu)買(mǎi)意愿也將隨之逐年增加(見(jiàn)Tab4) 。 二、食品輻射（照）應(yīng)用的展望43據(jù)調(diào)查,消費(fèi)者主要擔(dān)心的問(wèn)題是在輻照食品中是否有殘留的輻射效發(fā)展食品輻射技術(shù)同時(shí)還有經(jīng)濟(jì)上的障礙,如加工費(fèi)用增加以及輻射食品的申請(qǐng)過(guò)程繁雜等。要解決這些問(wèn)題,需要食品加工業(yè)、政府以及媒體等各方面的合作。二、食品輻射（照）應(yīng)用的展望44發(fā)展食品輻射技術(shù)同時(shí)還有經(jīng)濟(jì)上的障礙,如加工費(fèi)用增加以及輻射三、醫(yī)療衛(wèi)生用品等的輻射消毒輻射消毒滅菌主要是指在常溫常壓下對(duì)包裝好的一次性醫(yī)療用品、衛(wèi)生用品、中成藥、化妝品等利用輻射加工裝置進(jìn)行輻照，從而達(dá)到消毒、滅菌的功效。 45三、醫(yī)療衛(wèi)生用品等

18、的輻射消毒輻射消毒滅菌主要是指在常溫常壓下三、醫(yī)療衛(wèi)生用品等的輻射消毒輻射消毒滅菌法有著明顯的優(yōu)勢(shì)，可以在常溫、常壓下進(jìn)行處理,節(jié)約能源，無(wú)污染，可以大批量處理，并且易于控制。由于其獨(dú)特的高效、無(wú)殘留、可在包裝后進(jìn)行等優(yōu)越加工工藝，已越來(lái)越被人們認(rèn)識(shí)并采納。46三、醫(yī)療衛(wèi)生用品等的輻射消毒輻射消毒滅菌法有著明顯的優(yōu)勢(shì)，可例如非典時(shí)期，作為天津市唯一指定的非典防護(hù)服消毒單位的天津市技術(shù)物理研究所，平均每天利用鈷源裝置為天津市輻照醫(yī)用隔離服就達(dá)2000余套，醫(yī)用口罩達(dá)4000 余只，同時(shí)進(jìn)行輻照消毒的還有大量其他相關(guān)用品。三、醫(yī)療衛(wèi)生用品等的輻射消毒47例如非典時(shí)期，作為天津市唯一指定的非典防護(hù)服消毒單位的天津市 到1990年為止,全世界至少有120座輻射消毒裝置,消毒的醫(yī)療用品種類(lèi)達(dá)幾十種,有注射器、橡膠手套、針頭及導(dǎo)管等。三、醫(yī)療衛(wèi)生用品等的輻射消毒48 到1990年為止,全世界至少有120座輻射消毒裝置,消毒 1979年我國(guó)研制成功了第一臺(tái)用于輻射加工、輻射消毒的電子加速器BF-5。中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所和白求恩醫(yī)科大學(xué)進(jìn)行了60Co源射線的滅菌研究,得到了比較系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。 三、醫(yī)療衛(wèi)生用品等的輻射消毒49 1979年我